夜光影像数据的黄河流域城市...夜间经济时空演化与驱动因子_周成.pdf

第 37 卷第 4 期干旱区资源与环境Vol 37No 42023 年 4 月Journal of Arid Land esources and EnvironmentApr 2023文章编号:1003 7578(2023)04 028 09doi:1013448/j cnki jalre2023084夜光影像数据的黄河流域城市群夜间经济时空演化与驱动因子*周成1，唐承财2，张旭红3，周霖4(1 山西财经大学文化旅游与新闻艺术学院，太原 030006;2 北京第二外国语学院旅游科学学院，北京 100024;3 西安理工大学经济与管理学院，西安 710054;4 西北师范大学旅游学院，兰州 730070)提要:以黄河流域7 大城市群为研究靶区，以2010、2015、2019 年夜光影像数据为分析依据，采用平均夜光指数、标准差椭圆、灰色关联分析法对城市群夜间经济时空演化及驱动因子进行分析。结果表明:1)从城市总体看，夜间经济发展在黄河流域呈由下游到上游逐级变低的空间结构特征;高等级城市数量不断增加，低等级城市显著减少的时间演化特征。2)从各城市群看，夜间经济发展由高到低依次为:山东半岛城市群 中原城市群 晋中城市群 宁夏沿黄城市群 关中平原城市群 呼包鄂榆城市群 兰西城市群。2010 2015 年城市群夜间经济呈现保持稳定或缓速增长态势，2015 2019 年则呈现加速发展态势。3)从空间重心看，黄河流域城市总体夜间经济空间重心处于 114 0946E 114 2719E 和 35 9545N 36 0549N 之间。此外，各城市群空间重心均呈集聚分布，移动距离较小。4)从驱动因子看，7 个城市群夜间经济的主导驱动因子主要有内源扩张力和经济支撑力两种，次级驱动因子则呈现河段差异性特征。关键词:夜间经济;城市群;驱动因子;夜光影像数据;黄河流域中图分类号:F290文献标识码:A夜间经济是以城市为依托，发生在晚上 6 点至次日凌晨 6 点，以购物、休闲、旅游、健身、餐饮等服务业为主的商业活动总称。作为衡量区域经济实力与活跃程度的重要指标，夜间经济对优化产业结构、促进市民消费、创造劳动岗位、塑造城市形态等具有重要作用。2019 年，国务院相继出台了关于进一步激发文化和旅游消费潜力的意见 关于加快发展流通促进商业消费的意见 等文件，提出要大力发展夜间经济、活跃夜间商业和市场1。当前，我国夜间经济已由传统的单一化“夜市”走向“食、游、购、娱、体、展、演”等多元化经济形态，并日益呈现出发展扩散性、空间差异性和驱动复杂性等特点。探寻城市和城市群夜间经济的时空差异与驱动因子对增强城市经济活力、提升城市群发展协同性具有重要意义。夜间经济相关研究涉及概念内涵、发展效应、政策梳理、形成条件及消费行为等内容。概念内涵方面，owe 等指出夜间经济是人们夜间进行娱乐体验与社交活动的总和2。Beer 则更强调其经济属性，认为夜间经济是发生在夜间并以服务和娱乐业为主的生产与消费行为3。发展效应方面，夜间经济不仅可以延长城市经济运行时间4、带动相关产业和互补部门5、形成特色产业集群6，还可以满足城市居民社交需要7、拓展活动空间8 等。政策梳理方面，余构雄基于政策工具、周期和目标维度9，储德平等基于政策主体、时间和数量维度10，分别对我国夜间经济政策进行了扎根理论分析。此外，学者们还基于不同学科背景从照明技术革新11、城市去工业化12、高等教育扩张13、政府管制放松14 和居民收入增加15 等方面归纳了夜间经济的形成条件。进一步，还有学者对居民夜间消费行为进行了探讨，并将收入水平16、*收稿日期:2022 11 21;修回日期:2023 1 14。基金项目:教育部人文社会科学基金项目(20YJC890050);山西省政府重大决策咨询课题(ZB20213401);山西省高等学校教学改革创新项目(J2021298);山西财经大学研究生教育改革课题(21jgxj064);北京第二外国语学院校级科研基金资助重点项目(LYFZ19A003)资助。作者简介:周成(1989 )，男，汉族，山西忻州人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事黄河流域经济地理、旅游经济、夜间经济等方面研究。E mail:zhoutravel163 com通讯作者:唐承财(1982 )，男，汉族，湖南中方人，博士，教授，硕士生导师，主要从事生态旅游、冰雪旅游、乡村旅游、夜间旅游等方面研究。E mail:tcc5808163 com交通可达性17 及休闲场所供给18 等变量纳入到了夜间消费的影响因素中。夜间灯光数据因能较好地反映所在地经济活力、城市发展与电力消耗等信息，因而在城市地理、区域经济等领域运用广泛。城市地理方面，夜光影像数据被广泛运用于城镇建设用地提取19、城市规模测度20 与空间结构分析21 等领域。Croft 首次运用 DMSP/OLS 数据论证了其在城市建成区提取的可行性之后22，国内外学者基于阈值分割法23、支持向量机法24 和图像融合法25 等，运用夜光数据对城市建成区规模、城市形态等进行了深入研究。区域经济方面，Sutton 等通过分析夜间灯光能量与国家 GDP 数据关联性，绘制了全球 1km 分辨率的经济差异地图26。此外，夜间灯光数据近年来也被逐渐用于夜间经济研究当中，如 Liu 等对城市夜间休闲空间(UNLS)的形态分析27、Fu 等对夜间经济与城市化的相关性研究28、Keola 等对区域夜间经济测度体系的构建29，均采用了 DMSP/OLS、“珞珈一号”、NPP/VIIS 等夜光影像，且其数据表征性均得到了上述实证结果的论证。由上所述，当前夜间经济相关研究已涉及数个方面，但对其时空演化研究则较少。此外，夜光影像数据虽已逐渐引入夜间经济分析框架内，但研究尺度多以城市内部和城市间对比为主，鲜见大流域、城市群的夜间经济空间刻画。基于此，文中基于 DMSP 与 VIIS 夜光影像和社会经济统计数据，以黄河流域 7大城市群为研究靶区，运用平均夜光指数和标准差椭圆对城市群夜间经济的时空演化给予研究，进一步运用灰色关联分析法对夜间经济的驱动因子进行探索，以期为黄河流域社会经济高质量发展与城市群协同性发展提供决策参考。1研究区概况、数据来源与研究方法1 1研究区概况图 1黄河流域 7 大城市群空间分布Figure 1 Spatial distribution of seven urban agglomerations in the Yellow iver basin注:图 1 基于自然资源部标准地图。服务网站下载的审图号为GS(2019)3333 号的标准地图制作，底图无修改黄河自西向东流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东 9 个省区30。流域内拥有山东半岛、中原、晋中、宁夏沿黄、关中平原、呼包鄂榆、兰西城市等 7大城市群(图 1)。截至 2019 年，以上城市群经济产值占到流域总产值的 70%以上，人口占总人口的 60%以上31。2019 年 9 月，习近平总书记主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会，黄河流域生态保护与高质量发展正式上升成为重大国家战略。夜间经济作为黄河流域城市和城市群社会经济发展的驱动要素和衡量指标，对其进行深入研究具有代表性。依据 2019 年城市人口规模和数据可得性，文中最终选择流域内 63 个具备研究条件的大中型城市作为研究对象。1 2数据来源与处理文中数据包含夜间经济数据和驱动因子数据两方面。夜间经济数据以 DMSP/OLS(以下简称 DMSP)和 NPP VIIS(以下简称 VIIS)两种夜光影像数据给予表征，以 2010、2015 和 2019 年为分析年度。其中，DMSP 数据源于美国发射的军事气象卫星计划搭载的传感器(operational linescan system)，数据类型为1992 2013 年度数据。VIIS 数据则是 Suomi 国家极轨合作伙伴卫星搭载的可见光红外成像辐射仪(vis-ible infrared imaging radiometer suite)，数据类型为 2012 年后的月度数据32。以上夜光数据均可通过美国科罗拉多矿业大学学术部网站(https:/eogdata mines edu/products/vnl/)公开获取。驱动因子数据涉及地区生产总值、固定资产投资额、社会消费品零售总额、实际使用外资额、年末户籍人口、专利授权件数，数据源于 中国城市统计年鉴(2020)中国科技统计年鉴(2020)。为实现以上两种夜光影像数据的对比性和连续性，需对其进行数据处理与校正。1)利用平均值法将92第 4 期周成等夜光影像数据的黄河流域城市群夜间经济时空演化与驱动因子VIIS 数据合成为年度数据，经重投影和采样可得到与 DMSP 具有相同坐标系和空间分辨率的预处理影像。2)采用最大阀值法去除因火光和废弃物燃烧等暂时性的灯光和背景噪声，对 VIIS 数据进行校正处理33。3)基于两类数据源重合期影像(2013 年)建立 DMSP 与 VIIS 影像数据的回归关系，并利用回归模型对 2015 年和 2019 年的 VIIS 数据进行融合处理，处理好的平均夜光亮度值范围为 0 6334。1 3研究方法1 3 1平均夜光指数平均夜光指数是通过计算研究区域内栅格像元夜间灯光数据的总值与栅格像元的数量之比，以反应区域内夜间灯光亮度。文中即运用该指数对黄河流域 7 大城市群的夜间经济时空结构给予研究。公式为:TNLI=1nni=1DNi(1)式中:TNLI 为研究区内平均夜光指数，DNi为研究区内第 i 个像元中夜间灯光亮度值:n 为研究区栅格像元的总数。1 3 2标准差椭圆分析标准差椭圆是通过计算研究对象的空间分布重心，并将其作为起点对 x 坐标和 y 坐标的标准差进行计算以确定椭圆的轴，进而获得一个反应研究对象空间分布方向特征的椭圆。公式为:SDx=nj=1(xicos yisin)2/n(2)SDy=nj=1(yicos xisin)2/n(3)tan=(ni=1x2i ni=1y2i)+ni=1x2i ni=1y2i)+4(ni=1xiyi)2 2ni=1xiyi(4)式中:SDx和 SDy分别代表 x 轴和 y 轴标准差;xi和 yi分别代表各夜间灯光空间重心的 x、y 坐标点与其平均中心的偏差;代表椭圆旋转角。1 3 3灰色关联分析灰色关联分析是通过研究系统内行为因子和影响因素关系的密切程度，以衡量因素关联程度的一种度量方法。灰色关联度越大说明该比较序列与参考序列关联度越高联系越紧密35。公式为:ij=minnminm|x0j xij|+maxnmaxm|x0j xij|x0j xij|+maxnmaxm|x0j xij|，(i=1，2，n;j=1，2，m)(5)j=1nni=1ij，(i=1，2，n;j=1，2，m)(6)式中:ij为灰色关联系数;j表示比较序列对参考序列的关联度，j越接近于 1，则表明该影响因素与评价对象的相关性越大;ij=|x0j xij|为比较序列 X0和参考序列 X1的绝对差;Xij为标准化矩阵，标准化依据为 Xij=aij/mi=1aij，为灰色分辨系数，通常取 0 5。2黄河流域城市群夜间经济的时空演化特征2 1黄河流域城市总体夜间经济的时空演化基于 GIS10 6 软件对黄河流域 63 个城市的夜光影像数据进行掩膜提取，运用分区统计工具对研究区内夜光数据进行分城市区划与平均值计算，运用自然断点法将其划分为夜间经济高等、较高、中等、较低和低等5 个类型。通过图2a、图2b 可动态了解黄河流域城市总体的夜间经济时空演化特征。由图2a 可知，夜间经济发展在黄河流域总体呈现由下游到上游逐级变低的空间结构特征，下游山东、河南等地城市和城市群间经济协同性较好，夜光指数高值城市呈由点成面的扩散化分布特征，中游山西、陕西等地的城市夜光高值区多呈沿河谷线性和平原集中分布特征，而上游省区的夜光影像高值区则呈现点状分布特征，并多聚集于西宁、兰州、宁夏等省会及周边城市。由图 2b 可知